Химические свойства предельных углеводородов
Наиболее характерными реакциями предельных углеводородов являются реакции замещения. Так, например, при освещении метан реагирует с хлором (при сильном освещении может произойти взрыв). Фактически реакции предельных углеводородов с галогенами происходят более сложно. При поглощении световой энергии молекулы хлора распадаются на атомы. Атомы хлора с одним неспаренным электроном химически очень активны. При их столкновении с молекулой метана происходит реакция, в результате которой образуется свободный химически очень активный радикал метил. Его активность тоже объясняется наличием неспаренного электрона (неиспользованной валентности).
Частицы, имеющие неспаренные электроны и обладающие в связи с этим неиспользованными валентностями, называются свободными радикалами.
Из вышесказанного видно, что реакция метана с хлором протекает по свободнорадикалъному механизму. Радикал метил (который обладает очень высокой реакционной способностью) реагирует с другой молекулой хлора, разрывает в ней связи между атомами и отщепляет свободные атомы хлора с неспаренными электронами. Таким образом, рождаются новые химически активные частицы, которые вызывают дальнейшие превращения.
Реакции, в результате которых происходит цепь последовательных превращений, называются цепными реакциями.
Аналогично реагируют с хлором этан, пропан и другие предельные углеводороды. Образовавшиеся вещества называются хлорпроизводными (в общем случае - галогенопроизводными). Многие из них используются в качестве растворителей. Так как предельные углеводороды реагируют с галогенами только при повышенной температуре или под воздействием света, бромную воду при обычной температуре они не обесцвечивают.
Все предельные углеводороды горят с образованием оксида углерода (IV) и воды. Метан горит бесцветным пламенем, с выделением теплоты:
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + 880 кДж
Смесь метана с воздухом (при содержании метана от 5 до 15% по объему) при поджигании сгорает со взрывом. Взрыв может происходить и в смесях других предельных углеводородов с воздухом. Поэтому смеси метана, этана, пропана и бутана с воздухом очень опасны. Они иногда могут образоваться в каменноугольных шахтах, в заводских котельных, в мастерских и в жилых помещениях.
При сильном нагревании (выше 1000 °С) без доступа воздуха предельные углеводороды разлагаются:
Если метан нагреть до более высокой температуры (1500 °С), то реакция происходит так:
2СН4→Н - С=С - Н + ЗН2
Эта реакция дегидрирования (отщепления водорода) имеет большое промышленное значение, так же как и дегидрирование других предельных углеводородов, в том числе этана С2Н6:
Углеводороды нормального строения под влиянием катализаторов и при нагревании подвергаются реакциям изомеризации и превращаются в углеводороды разветвленного строения:
пентан 2-метилбутан
Применение метана очень разнообразно. В виде природного газа метан широко используется в качестве топлива.
Большое практическое значение имеют и хлорпроизводные метана. Дихлорметан СН2С12, трихлорметан (хлороформ) СНС13, тетрахлорметан (тетра-хлорид углерода) СС14, 1,2-дихлорэтан С1СН2СН2С1, - жидкости, которые используются в качестве растворителей. Трихлорметан (хлороформ) и три-иодметан (йодоформ) применяются в медицине. Так как тетрахлорметан при испарении образует тяжелые пары, которые изолируют горящий предмет от доступа кислорода воздуха, то его применяют для тушения пожаров.
Смотрите также
Пасты, эмульсии. Пены, суспензии
...
Отчет по лабораторной работе Термодинамика
...
Расчет фонда заработной платы работающих .
Расчет
фонда заработной платы предполагает определение годового фонда и средней
заработной платы отдельных категорий и групп работающих. ...